(57)【要約】【課題】モータトルクのばらつきを抑制し得るモータ制御装置および電気式動力舵取装置を提供する。【解決手段】モータ３０には、ステータ３１の各ステータティース３１ｂのうち、周方向中心線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ上であって電気角で１２０度間隔に当該周方向中心線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに沿う３方向の３相磁力φｕ，φｖ，φｗを検出可能な３つの磁気センサ３３ｕ,３３ｖ，３３ｗが設けられている。これら３つの磁気センサ３３ｕ,３３ｖ，３３ｗにより、ロータ３２が発生するロータ磁力φｆａやステータ磁力φｄｉ，φｑｉを含むように３方向の磁力φｕ，φｖ，φｗが検出されるので、これらロータ磁力φｆａおよびステータ磁力φｄｉ，φｑｉに基づいて実際にモータ３０が出力するモータトルクＴｑが求められる。ＥＣＵ４０は、このモータトルクＴｑとトルク指令値Ｔｑ*とに応じた電圧をステータ３１の各コイルに供給してモータ３０を制御する。【選択図】図４
2010124527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相のコイルがそれぞれ巻回された複数のティースを有するステータと複数の磁極を有するロータとを備えたモータを駆動制御するモータ制御装置であって、
前記モータには前記各ティースの周方向中心線上であって電気角で１２０度間隔に当該周方向中心線に沿う方向の磁力を検出可能な３つの磁気センサが設けられており、
前記３つの磁気センサが検出する３方向の磁力から求められるモータトルクと駆動状況に基づいて設定されるトルク指令値とに応じた電圧を、前記各コイルに供給することにより前記モータを制御することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記ロータの回転角を検出する回転角検出手段を備え、
前記３方向の磁力を前記回転角に基づき変換して得られるｑ軸磁力と前記各磁気センサにより検出されるロータ磁力との乗算によりモータトルクを演算し、このモータトルクと前記トルク指令値との偏差に応じた電圧を前記各コイルに供給することにより前記モータを制御することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
操舵状態を検出し、この操舵状態に応じたアシスト力を請求項１または２に記載のモータ制御装置によって制御される前記モータにより発生させて操舵をアシストすることを特徴とする電気式動力舵取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置および電気式動力舵取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両のステアリングホイールによる操舵を補助するモータの制御装置として、例えば、下記特許文献１に示す、電動パワーステアリング装置の制御装置が知られている。この制御装置は、検出された操舵トルク等から設定されるｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値と、フィードバック系により入力されるｄ軸電流およびｑ軸電流とに基づいて、ＰＩ制御処理を実行してｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値を生成する。そして、制御装置は、両電圧指令値を各相に対する電圧指令値に変換し、各相の電圧指令値に応じたＰＷＭ信号を電動機駆動手段に出力することにより電動機（モータ）を制御する。
【特許文献１】特開２００６−２５６５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図６（Ａ）は、ｄ軸電流Ｉｄに関する電流フィードバック制御を説明するためのブロック図であり、図６（Ｂ）は、ｑ軸電流Ｉｑに関する電流フィードバック制御を説明するためのブロック図である。
上述のような電流フィードバック制御について詳細に説明すると、図６（Ａ）に示すように、加算部により差分演算されるｄ軸電流Ｉｄとｄ軸電流指令値Ｉｄ*との偏差に対して電圧変換部１０１によりゲインＫｉを乗算してｄ軸電圧Ｖｄに変換する。このｄ軸電圧Ｖｄを電流変換部１０２によりモータのインピーダンスで除算することでｄ軸電流Ｉｄが演算される。そして、磁力変換部１０３によりｄ軸電流Ｉｄにコイルの巻数ｐを乗算することでｄ軸ステータ磁力φｄｉが演算される。また、電流変換部１０２により演算されるｄ軸電流Ｉｄは、上記加算部に出力されて電流フィードバック演算処理が実施される。そして、通常制御では、このｄ軸ステータ磁力φｄｉを０（ゼロ）にするようにｄ軸電流指令値Ｉｄ*が０（ゼロ）に設定され、弱め界磁制御では、ロータが発生するロータ磁力φｆａを弱めるようなｄ軸ステータ磁力φｄｉを発生させるようにｄ軸電流指令値Ｉｄ*が設定される。
【０００４】
また、図６（Ｂ）に示すように、加算部により差分演算されるｑ軸電流Ｉｑとｑ軸電流指令値Ｉｑ*との偏差に対して電圧変換部１０４によりゲインＫｉを乗算してｑ軸電圧Ｖｑに変換する。このｑ軸電圧Ｖｑを電流変換部１０５によりモータのインピーダンスで除算することでｑ軸電流Ｉｑが演算される。そして、磁力変換部１０６によりｑ軸電流Ｉｑにコイルの巻数ｐを乗算することでｑ軸ステータ磁力φｑｉが演算される。また、電流変換部１０５により演算されるｑ軸電流Ｉｑは、上記加算部に出力されて電流フィードバック演算処理が実施される。そして、トルク変換部１０７によりｑ軸ステータ磁力φｑｉにロータ磁力φｆａを乗算したモータトルクＴｑが実際にモータから出力されるトルクとなる。
【０００５】
ところで、ロータ磁力φｆａは製造状態や作動温度、経時変化等でばらついてしまうため、上述のような電流フィードバック制御を実施しても、実際にモータが出力するモータトルクがばらついてしまう。この場合には、所望のモータトルクをばらつくことなく出力することが困難であるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、モータトルクのばらつきを抑制し得るモータ制御装置および電気式動力舵取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１のモータ制御装置では、３相のコイル（Ｓ１〜Ｓ１２）がそれぞれ巻回された複数のティース（３１ｂ）を有するステータ（３１）と複数の磁極を有するロータ（３２）とを備えたモータ（３０）を駆動制御するモータ制御装置（４０，６０）であって、前記モータには前記各ティースの周方向中心線（Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ）上であって電気角で１２０度間隔に当該周方向中心線に沿う方向の磁力（φｕ，φｖ，φｗ）を検出可能な３つの磁気センサ（３３ｕ，３３ｖ，３３ｗ）が設けられており、前記３つの磁気センサが検出する３方向の磁力から求められるモータトルク（Ｔｑ）と駆動状況に基づいて設定されるトルク指令値（Ｔｑ*）とに応じた電圧を、前記各コイルに供給することにより前記モータを制御することを技術的特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１のモータ制御装置により駆動制御されるモータには、ステータの各ティースのうち、周方向中心線上であって電気角で１２０度間隔に当該周方向中心線に沿う方向の磁力を検出可能な３つの磁気センサが設けられている。これら３つの磁気センサにより、ロータが発生するロータ磁力やステータ磁力を含むように３方向の磁力が検出されるので、これらロータ磁力およびステータ磁力に基づいて実際にモータが出力するモータトルクが求められる。モータ制御装置は、このモータトルクと駆動状況に基づいて設定されるトルク指令値とに応じた電圧を、各コイルに供給してモータを制御する。
【０００９】
これにより、電流フィードバックではなく、検出される各磁力の磁力フィードバックに基づくトルクに応じてモータを駆動制御することができる。
したがって、ロータが発生するロータ磁力がばらつくような場合でもモータから出力されるモータトルクのばらつきを抑制することができる。
【００１０】
請求項２のモータ制御装置により駆動制御されるモータには、ロータの回転角を検出する回転角検出手段が設けられている。モータ制御装置は、３つの磁気センサにより検出される電気角で１２０度間隔の３方向の磁力、すなわち、Ｕ相磁力、Ｖ相磁力およびＷ相磁力を、回転角に基づきｄ軸磁力とｑ軸磁力とに変換し、このｑ軸磁力とロータ磁力との乗算により、実際にモータが出力するモータトルクを演算する。このように演算されるモータトルクと駆動状況に基づいて設定されるトルク指令値とに応じた電圧を、各コイルに供給してモータを制御することにより、ｑ軸磁力の磁力フィードバックに基づくトルクに応じてモータが駆動制御されるので、ロータ磁力がばらつくような場合でもモータから出力されるモータトルクのばらつきを確実に抑制することができる。
【００１１】
請求項３の電気式動力舵取装置では、操舵状態を検出し、この操舵状態に応じたアシスト力を請求項１または２に記載のモータ制御装置によって制御されるモータにより発生させて操舵をアシストする。これにより、モータから出力されるモータトルクのばらつきを抑制し得る等の、請求項１または２の各発明による作用・効果を享受した電気式動力舵取装置を実現することができる。したがって、このようなモータおよびモータ制御装置を採用することにより、モータトルクのばらつきが抑制された良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態について図を参照して説明する。まず、本実施形態に係る電気式動力舵取装置の構成を図１（Ａ）（Ｂ）に基づいて説明する。図１（Ａ）は、本発明の実施形態に係る電気式動力舵取装置２０の全体構成例を示す構成図であり、図１（Ｂ）は、ＥＣＵ等の電気的構成例を示す回路ブロック図である。
【００１３】
電気式動力舵取装置２０は、主に、ステアリングホイール２１、ステアリング軸２２、ピニオン入力軸２３、ステアリングセンサ２４、減速機２７、ラックアンドピニオン２８、ロッド２９、モータ３０、モータ回転角センサ２５、ＥＣＵ４０等から構成されている。
【００１４】
図１（Ａ）に示すように、ステアリングホイール２１には、ステアリング軸２２の一端側が接続されており、このステアリング軸２２の他端側にはステアリングセンサ２４の入力側が接続されている。またこのステアリングセンサ２４の出力側には、ラックアンドピニオン２８のピニオン入力軸２３の一端側が接続されている。ステアリングセンサ２４は、図略のトーションバーとこのトーションバーを挟むようにトーションバーの両端に取り付けられた２つのレゾルバとからなり、トーションバーの一端側を入力、他端側を出力とする入出力間で生じるトーションバーの捻れ量等を当該２つのレゾルバにより検出することで、ステアリングホイール２１による操舵トルクＴｓや操舵角を検出し得るように構成されている。
【００１５】
ステアリングセンサ２４の出力側に接続されるピニオン入力軸２３の途中には、減速機２７が連結されており、モータ３０から出力されるアシスト力をこの減速機２７を介してピニオン入力軸２３に伝達し得るように構成されている。
【００１６】
即ち、図面には示されていないが、動力伝達機構としての減速機２７は、モータ３０の出力軸に取り付けられたモータギヤと減速機２７の減速ギヤとが互いに噛合可能に構成されており、モータ３０の出力軸が回転すると所定の減速比で減速機２７の減速ギヤが回転することで、モータ３０による駆動力（アシスト力）をピニオン入力軸２３に伝達可能にしている。
【００１７】
モータ３０には、当該モータ３０の回転角（モータ回転角θｍ）を検出可能なモータ回転角センサ２５が取り付けられており、このモータ回転角センサ２５により検出されるモータ回転角θｍに対応する信号をＥＣＵ４０に出力し得るように構成されている。
【００１８】
一方、このピニオン入力軸２３の他端側には、ラックアンドピニオン２８を構成する図略のラック軸のラック溝に噛合可能なピニオンギヤが形成されている。
このラックアンドピニオン２８では、ピニオン入力軸２３の回転運動をラック軸の直線運動に変換可能にしており、またこのラック軸の両端にはロッド２９が連結され、さらにこのロッド２９の端部には図略のナックル等を介して操舵輪ＦＲ、ＦＬが連結されている。これにより、ピニオン入力軸２３が回転すると、ラックアンドピニオン２８、ロッド２９等を介して操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角を変化させることができるので、ピニオン入力軸２３の回転量および回転方向に従った操舵輪ＦＲ、ＦＬの操舵を可能にしている。
【００１９】
ここで、本実施形態に係るモータ３０の構成について、図２を用いて詳細に説明する。図２は、モータ３０の周方向断面図である。
図２に示すように、モータ３０は、主に、ハウジング（図示略）の内周面に固定されるステータ３１と、ステータ３１の内側に配置されるロータ３２等を備える３相１０極１２スロットのブラシレスモータである。
【００２０】
ステータ３１は、円周方向等間隔に配置される１２個のステータティース３１ｂを構成する１０極１２スロット用の分割可能なステータコア３１ａと、各ステータティース３１ｂに集中巻きにて巻回される１２個の巻線Ｓ１〜Ｓ１２とを備えている。各巻線Ｓ１〜Ｓ１２は、軸方向一側から見て時計方向等間隔にＳ１，Ｓ２，Ｓ３，・・・，Ｓ１２となるように配置されている（図２参照）。
【００２１】
直列に接続される巻線Ｓ１，Ｓ２と直列に接続される巻線Ｓ７，Ｓ８とは並列に接続されてＵ相巻線（Ｕ＋，Ｕ−）として機能し、直列に接続される巻線Ｓ３，Ｓ４と直列に接続される巻線Ｓ９，Ｓ１０とは並列に接続されてＶ相巻線（Ｖ＋，Ｖ−）として機能し、直列に接続される巻線Ｓ５，Ｓ６と直列に接続される巻線Ｓ１１，Ｓ１２とは並列に接続されてＷ相巻線（Ｗ＋，Ｗ−）として機能する。なお、Ｕ相巻線においてＵ＋とＵ−とは互いに逆方向に巻回されており、他の相の巻線においても「＋」と「−」とは互いに逆方向に巻回されることを示す。
【００２２】
図２に示すように、各ステータティース３１ｂのうち電気角で１２０度間隔であって当該ステータティース３１ｂの周方向中心線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ上には、３つの磁気センサ３３ｕ，３３ｖ，３３ｗが設けられている。磁気センサ３３ｕは、周方向中心線Ｌｕに沿う方向の磁力であるＵ相磁力φｕを検出し、磁気センサ３３ｖは、周方向中心線Ｌｖに沿う方向の磁力であるＶ相磁力φｖを検出し、磁気センサ３３ｗは、周方向中心線Ｌｗに沿う方向の磁力であるＷ相磁力φｗを検出するように、それぞれ配置されている。
【００２３】
ロータ３２は、ステータコア３１ａの内周面と一定の距離（エアギャップ）を構成するようにステータ３１の内側に配置されている。当該ロータ３２は、図略の軸受に回転可能に支持されるシャフト３２ａと、このシャフト３２ａに相対回転不能に固定されるロータヨーク３２ｂと、ロータヨーク３２ｂの外周面にて周方向等間隔にＮ極とＳ極とが交互に配置される１０個の永久磁石３２ｃと、を備えている。
【００２４】
次に、モータ３０の駆動制御を担うＥＣＵ４０の電気的構成を図１（Ｂ）に基づいて説明する。図１（Ｂ）に示すように、ＥＣＵ４０は、主に、ＭＰＵ６０、インターフェイスＩ／Ｆ４２、モータ駆動回路５０等により構成されており、ＭＰＵ６０を中心に入出力バスを介してインターフェイスＩ／Ｆ４２やモータ駆動回路５０等が接続されている。なお、ＥＣＵ４０およびＭＰＵ６０は、モータ回転角センサ２５とともに、特許請求の範囲における「モータ制御装置」の一例に相当する。
【００２５】
ＭＰＵ６０は、例えば、マイコンやメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等）等から構成されており、電気式動力舵取装置２０の基本的なモータ制御を所定のコンピュータプログラムにより実行する機能を有するものである。即ち、ＭＰＵ６０は、ステアリングセンサ２４により検出される操舵トルクＴｓと、磁気センサ３３ｕ〜３３ｗにより検出される３相磁力φｕ，φｖ，φｗおよびモータ回転角センサ２５により検出されたモータ回転角θｍ等に基づいてモータ３０をベクトル制御する。
【００２６】
インターフェイスＩ／Ｆ４２は、上述した磁気センサ３３ｕ〜３３ｗやステアリングセンサ２４、モータ回転角センサ２５等から入力される各種センサ信号を、Ａ／Ｄ変換器等を介してＭＰＵ６０の所定ポートに入力する機能等を有するものである。
【００２７】
モータ駆動回路５０は、直流電源Battから供給される電力を制御可能な３相交流電力に変換する機能を有するもので（図４参照）、ＰＷＭ回路とスイッチング回路等から構成されている。
【００２８】
これにより、ＥＣＵ４０では、後述するＰＩ制御（比例積分制御）により、操舵トルクＴｓや、３相磁力φｕ，φｖ，φｗおよびモータ回転角θｍ等に基づいて、操舵状態に適したモータトルクをモータ３０に発生させ得るため、電気式動力舵取装置２０では、ステアリングホイール２１による運転者の操舵を補助可能にしている。
【００２９】
次に、ＥＣＵ４０によるモータ３０に対する制御処理を図３および図４に基づいて説明する。図３は、Ｕ相磁力φｕ、Ｖ相磁力φｖおよびＷ相磁力φｗとｄ軸磁力φｄおよびｑ軸ステータ磁力φｑｉとの関係を例示する説明図である。図４は、本実施形態に係るモータ３０のＰＩ制御系に関する機能ブロック図である。
【００３０】
まず、本発明の特徴的部分である磁力フィードバック制御にて演算されるｄ軸磁力φｄおよびｑ軸ステータ磁力φｑｉについて図３を用いて説明する。
図３に例示するように、磁力センサ３３ｕ，３３ｖ，３３ｗにより検出される３方向のＵ相磁力φｕ、Ｖ相磁力φｖ、Ｗ相磁力φｗは、ｄｑ変換により、ｄ軸方向の磁力であるｄ軸磁力φｄと、ｑ軸方向の磁力であるｑ軸磁力φｑとに分解（変換）される。ここで、ｄ軸磁力φｄは、ステータ３１が発生する磁力であるｄ軸ステータ磁力φｄｉと、ロータ３２が発生する磁力であるロータ磁力φｆａとの加算値である。なお、ロータ磁力φｆａは、電圧指令値が０（ゼロ）Ｖでありステータ３１が磁束を発生していない場合に、各磁気センサ３３ｕ，３３ｖ，３３ｗにより検出されるもので、予め検出されてメモリ等に記憶されている。また、ｑ軸磁力φｑは、ステータ３１のみが発生する磁力であるため、以下、ｑ軸ステータ磁力φｑｉとして記載する。
【００３１】
次に、ＥＣＵ４０によるモータ３０に対するＰＩ制御系の演算処理を図４に基づいて説明する。
図４に示すように、ステアリングセンサ２４からＭＰＵ６０に入力される操舵トルクＴｓに対応する信号は、図略のフィルタ回路によりノイズ成分が除去された後、位相補償部６１に入力される。位相補償部６１では、ステアリングセンサ２４の出力に対する応答性を速くするため位相を進める処理を行った後、位相補償されたトルク信号をアシスト制御部６２に出力する。
【００３２】
アシスト制御部６２では、位相補償部６１から入力されたトルク信号による検出トルクに基づいて操舵力を補助するため、モータ３０に発生させるｄ軸磁力指令値φｄ*と、トルク指令値Ｔｑ*とが所定のマップや演算式により設定される。このように設定されたｄ軸磁力指令値φｄ*およびトルク指令値Ｔｑ*は、それぞれＰＩ制御部６３、６４の前段に位置する加算部に出力される。
【００３３】
ＰＩ制御部６３の前段に位置する加算部では、アシスト制御部６２から出力されるｄ軸磁力指令値φｄ*と、後述する３相２相変換部６７から帰還されるモータ３０のｄ軸磁力φｄとの偏差を求める差分演算処理がなされる。また、ＰＩ制御部６４の前段に位置する加算部では、アシスト制御部６２から出力されるトルク指令値Ｔｑ*と、後述するトルク変換部６９から帰還されるモータトルクＴｑとの偏差を求める差分演算処理がなされる。これにより、ｄ軸磁力指令値φｄ*とｄ軸磁力φｄとの偏差およびトルク指令値Ｔｑ*とモータトルクＴｑとの偏差が、それぞれ算出されてＰＩ制御部６３、６４に出力される。
【００３４】
ＰＩ制御部６３、６４では、比例積分制御が行われる。即ち、ＰＩ制御部６３では、前段の加算部から出力されたｄ軸磁力指令値φｄ*とｄ軸磁力φｄとの偏差、および、所定の比例感度と積分ゲインに基づいて比例積分演算を行い、目標値に達するまで積分値の訂正動作としてｄ軸電圧指令値Ｖｄ*を２相３相変換部６５に出力する処理を行う。つまり、ＰＩ制御部６３は、加算部とともにフィードバック演算処理を行う。
【００３５】
また、ＰＩ制御部６４では、トルク指令値Ｔｑ*とモータトルクＴｑとの偏差、および、所定の比例感度と積分ゲインに基づいて比例積分演算を行い、目標値に達するまで積分値の訂正動作としてｑ軸電圧指令値Ｖｑ*を２相３相変換部６５に出力する処理を行う。
【００３６】
２相３相変換部６５では、ＰＩ制御部６３、６４から入力されたｄ軸電圧指令値Ｖｄ*およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ*をｄｑ逆変換（３相変換）して、各相の電圧指令値Ｖｕ*,Ｖｖ*,Ｖｗ*を演算する処理を行う。２相３相変換部６５により逆変換された電圧指令値は、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ*、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ*、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ*としてＰＷＭ変換部６６に出力される。ＰＷＭ変換部６６では、各相の電圧指令値Ｖｕ*,Ｖｖ*,Ｖｗ*を各相ごとのＰＷＭ指令値ＰＷＭu*,ＰＷＭv*,ＰＷＭw*に変換する処理を行う。
【００３７】
モータ駆動回路５０では、ＰＷＭ変換部６６から出力される各相のＰＷＭ信号ＰＷＭu*,ＰＷＭv*,ＰＷＭw*に基づいて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相ごとに図略のスイッチング回路をオンオフする。これにより、モータ駆動回路５０は、直流電源Battから供給される直流電力を３相交流電力に変換してモータ３０に駆動電力を供給するので、ステアリングセンサ２４により検出された操舵状態に適したモータトルクをモータ３０に発生させる。
【００３８】
また、ステータ３１の各相に生じるＵ相磁力φｕ、Ｖ相磁力φｖおよびＷ相磁力φｗは、磁気センサ３３ｕ，３３ｖ，３３ｗにより検出されて、３相２相変換部６７に出力される。
【００３９】
モータ回転角演算部６８は、モータ回転角センサ２５から入力されるモータ回転角に対応する信号に基づいてモータ回転角θｍを演算する処理を行う。これにより算出されたモータ回転角θｍは、３相２相変換部６７に出力される。
【００４０】
３相２相変換部６７は、磁気センサ３３ｕ，３３ｖ，３３ｗから入力されるＵ相磁力φｕ、Ｖ相磁力φｖおよびＷ相磁力φｗを、モータ回転角演算部６８から入力されるモータ回転角θｍに基づいてｄｑ変換（２相変換）して、ｄ軸磁力φｄおよびｑ軸ステータ磁力φｑｉを演算する処理を行う。
【００４１】
３相２相変換部６７により変換されたｄ軸磁力φｄは、ＰＩ制御部６３の前段に位置する加算部にフィードバック入力される。また、ｑ軸ステータ磁力φｑｉは、トルク変換部６９によりロータ磁力φｆａが乗算されてモータトルクＴｑとしてＰＩ制御部６３の前段に位置する加算部にフィードバック入力される。これにより、前述したようにＰＩ制御部６３、６４によるフィードバック演算処理が可能となる。
【００４２】
このようなモータ３０のベクトル制御をＭＰＵ６０により行うことによって、電気式動力舵取装置２０の制御が可能となる。
ここで、上述した磁力フィードバック制御について図５（Ａ）（Ｂ）を用いて詳細に説明する。図５（Ａ）は、ｄ軸磁力φｄに関する磁力フィードバック制御を説明するためのブロック図であり、図５（Ｂ）は、ｑ軸ステータ磁力φｑｉに関する磁力フィードバック制御を説明するためのブロック図である。
【００４３】
まず、ｄ軸磁力φｄに関する磁力フィードバックについて説明すると、図５（Ａ）に示すように、加算部により差分演算されるｄ軸磁力φｄとｄ軸磁力指令値φｄ*との偏差に対して電圧変換部７１によりゲインＫφを乗算してｄ軸電圧Ｖｄに変換する。このｄ軸電圧Ｖｄを電流変換部７２によりモータ３０のインピーダンスで除算することでｄ軸電流Ｉｄが演算される。そして、磁力変換部７３によりｄ軸電流Ｉｄにコイルの巻数ｐを乗算することでｄ軸ステータ磁力φｄｉが演算される。そして、このｄ軸ステータ磁力φｄｉとロータ磁力φｆａとの加算値であるｄ軸磁力φｄが、上記加算部に出力されて磁力フィードバック演算処理が実施される。
【００４４】
次に、ｑ軸ステータ磁力φｑｉに関する磁力フィードバックについて説明すると、図５（Ｂ）に示すように、加算部により差分演算されるモータトルクＴｑとトルク指令値Ｔｑ*との偏差に対して電圧変換部８１によりゲインＫφを乗算してｑ軸電圧Ｖｑに変換する。このｑ軸電圧Ｖｑを電流変換部８２によりモータのインピーダンスで除算することでｑ軸電流Ｉｑが演算される。そして、磁力変換部８３によりｑ軸電流Ｉｑにコイルの巻数ｐを乗算することでｑ軸ステータ磁力φｑｉが演算される。そして、第１トルク変換部８４によりｑ軸ステータ磁力φｑｉにロータ磁力φｆａを乗算したモータトルクＴｑが、上記加算部に出力されて磁力フィードバック演算処理が実施される。また、第２トルク変換部８５によりｑ軸ステータ磁力φｑｉにロータ磁力φｆａを乗算したモータトルクＴｑが実際にモータから出力されるトルクとなる。
【００４５】
このように、磁気センサ３３ｕ，３３ｖ，３３ｗにより、ロータ磁力φｆａやｄ軸ステータ磁力φｄｉおよびｑ軸ステータ磁力φｑｉを検出して、磁力フィードバック制御を実施するため、ロータ磁力φｆａがばらつくような場合でも、モータ３０から出力されるモータトルクＴｑを一定にすることができる。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態に係るＥＣＵ４０により駆動制御されるモータ３０には、ステータ３１の各ステータティース３１ｂのうち、周方向中心線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ上であって電気角で１２０度間隔に当該周方向中心線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに沿う３方向の３相磁力φｕ，φｖ，φｗを検出可能な３つの磁気センサ３３ｕ,３３ｖ，３３ｗが設けられている。これら３つの磁気センサ３３ｕ,３３ｖ，３３ｗにより、ロータ３２が発生するロータ磁力φｆａやステータ磁力φｄｉ，φｑｉを含むように３方向の磁力φｕ，φｖ，φｗが検出されるので、これらロータ磁力φｆａおよびステータ磁力φｄｉ，φｑｉに基づいて実際にモータ３０が出力するモータトルクＴｑが求められる。ＥＣＵ４０は、このモータトルクＴｑと駆動状況に基づいて設定されるトルク指令値Ｔｑ*とに応じた電圧を、ステータ３１の各コイルに供給してモータ３０を制御する。
【００４７】
より具体的には、ＥＣＵ４０は、３つの磁気センサ３３ｕ,３３ｖ，３３ｗにより検出される電気角で１２０度間隔の３方向の磁力であるＵ相磁力φｕ，Ｖ相磁力φｖ，Ｗ相磁力φｗを、モータ回転角θｍに基づきｄ軸ステータ磁力φｄｉとｑ軸ステータ磁力φｑｉに変換し、このｑ軸ステータ磁力φｑｉとロータ磁力φｆａとの乗算により、実際にモータ３０が出力するモータトルクＴｑを演算する。ＥＣＵ４０は、このように演算されるモータトルクＴｑと駆動状況に基づいて設定されるトルク指令値Ｔｑ*とに応じた電圧を、ステータ３１の各コイルに供給してモータ３０を制御する。
【００４８】
これにより、電流フィードバックではなく、検出される各磁力の磁力フィードバックに基づくトルクに応じてモータ３０を駆動制御することができる。
したがって、ロータ３２が発生するロータ磁力φｆａがばらつくような場合でもモータ３０から出力されるモータトルクＴｑのばらつきを抑制することができる。
【００４９】
また、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０では、操舵状態を検出し、この操舵状態に応じたアシスト力をＥＣＵ４０によって制御されるモータ３０により発生させて操舵をアシストする。これにより、モータ３０から出力されるモータトルクＴｑのばらつきを抑制し得る等の作用・効果を享受した電気式動力舵取装置を実現することができる。したがって、このようなモータ３０およびＥＣＵ４０等を採用することにより、モータトルクＴｑのばらつきが抑制された良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００５０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記実施形態と同等の作用・効果が得られる。
（１）モータ３０は、３相１０極１２スロットのブラシレスモータに限らず、１０極と異なる磁極を有するロータを採用してもよいし、１２スロットと異なるステータティースを有するステータを採用してもよい。このとき、磁気センサ３３ｕ，３３ｖ，３３ｗは、ステータ３１の各ステータティースのうち、周方向中心線上であって電気角で１２０度間隔に当該周方向中心線に沿う方向の磁力を検出可能に設けられて、３方向の磁力であるＵ相磁力φｕ，Ｖ相磁力φｖ，Ｗ相磁力φｗを検出する。
【００５１】
（２）上記実施形態では、図１に示すように、モータ３０から出力されるアシスト力を減速機２７を介してピニオン入力軸２３に伝達し得る、いわゆるコラム式の電気式動力舵取装置２０を例示して説明したが、本発明に係るモータ制御装置および電気式動力舵取装置はこれに限られることはなく、例えば、ラックアンドピニオン２８にモータおよび減速機を内蔵し、このモータから出力されるアシスト力を減速機を介してラック機構に伝達し得る、いわゆるラック式の電気式動力舵取装置に適用してもよい。また、ラック軸とモータとを平行に配置したいわゆるラックパラレル式の電気式動力舵取装置、ピニオン入力軸２３を有するピニオン部にモータを配置したいわゆるピニオン式の電気式動力舵取装置、または、いわゆるデュアルピニオン式の電気式動力舵取装置等に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１（Ａ）は、本発明の実施形態に係る電気式動力舵取装置の全体構成例を示す構成図であり、図１（Ｂ）は、ＥＣＵ等の構成例を示す回路ブロック図である。
【図２】モータの周方向断面図である。
【図３】Ｕ相磁力、Ｖ相磁力およびＷ相磁力とｄ軸磁力およびｑ軸ステータ磁力との関係を例示する説明図である。
【図４】本実施形態に係るモータのＰＩ制御系に関する機能ブロック図である。
【図５】図５（Ａ）は、ｄ軸磁力に関する磁力フィードバック制御を説明するためのブロック図であり、図５（Ｂ）は、ｑ軸ステータ磁力に関する磁力フィードバック制御を説明するためのブロック図である。
【図６】図６（Ａ）は、ｄ軸電流に関する電流フィードバック制御を説明するためのブロック図であり、図６（Ｂ）は、ｑ軸電流に関する電流フィードバック制御を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
【００５３】
２０…電気式動力舵取装置
２５…モータ回転角センサ（回転角検出手段）
３０…モータ
３１…ステータ
３１ｂ…ステータティース（ティース）
３２…ロータ
３３ｕ，３３ｖ，３３ｗ…磁気センサ
４０…ＥＣＵ（モータ制御装置）
６０…ＭＰＵ（モータ制御装置）
Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ…周方向中心線
Ｓ１〜Ｓ１２…巻線（コイル）
Ｔｑ…モータトルク
Ｔｑ*…トルク指令値
θｍ…モータ回転角（回転角）
φｕ…Ｕ相磁力
φｖ…Ｖ相磁力
φｗ…Ｗ相磁力
φｄ…ｄ軸磁力
φｄｉ…ｄ軸ステータ磁力
φｄ*…ｄ軸磁力指令値
φｑｉ…ｑ軸ステータ磁力
φｆａ…ロータ磁力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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